El término & # 39; relatividad & # 39; hoy generalmente involucra la teoría de la relatividad de Einstein. Si le preguntas a alguien « ¿qué es la relatividad? La respuesta a menudo sería que este es un movimiento relativo que encontró Einstein. Pero no.
Galileo Galilei (1632)
Galileo Galilei describió por primera vez & quot; el principio de relatividad & quot; en 1632 en su « Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales ». Galileo utilizó el ejemplo de un barco que viaja a velocidad constante, sin volcarse, en un mar tranquilo; Ningún observador que realice experimentos de movimiento debajo del puente podría decir si la nave estaba en movimiento o estacionaria.
Esto llevó a Galileo a declarar que las leyes de la física son las mismas en cualquier sistema que se mueve a velocidad constante en línea recta, independientemente de su velocidad o su dirección particular. Por lo tanto, no hay movimiento absoluto o descanso absoluto.
Fue una visión general de gran alcance y bastante visionaria de Galileo, más de dos siglos antes de su tiempo. El principio a veces se llama & quot; Relatividad galileana ».
Sir Isaac Newton (1687)
El trabajo de Galileo proporcionó el marco básico para las tres leyes de movimiento de Sir Isaac Newton, publicado en su monumental trabajo de 1687, ahora conocido como los « Principia ». Por lo tanto, el principio de relatividad de Galileo también se llama a veces, quizás erróneamente, «relatividad newtoniana». & # 39 ;.
Las tres leyes del movimiento de Newton se pueden describir brevemente de la siguiente manera:
(i) Un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo y un objeto en movimiento uniforme tiende a permanecer en movimiento uniforme, a menos que esté sujeto a una fuerza externa.
(ii) La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.
(iii) Para cada acción, hay una reacción igual y opuesta.
Por importantes que sean estas leyes, de alguna manera han retrocedido de la relatividad galileana. Newton dijo que sus leyes estaban en el « espacio absoluto », lo que significa que debe haber movimiento absoluto y descanso absoluto. Esto se debió en parte a la visión del tiempo cuando, en un espacio vacío, la luz viaja a una velocidad constante a través de un medio invisible llamado « éter ».
Galileo no creía en el movimiento absoluto, pero al igual que Newton, creía en un tiempo universal que es el mismo para cada sistema de referencia con movimiento uniforme (llamado « marco inercial »), cualquiera sea su velocidad.
Albert Einstein (1905)
En lo que respecta al tiempo universal, Einstein difiere de Galileo y Newton. En su artículo revolucionario de 1905, « Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento », abandonó el tiempo universal y postuló que cada chasis inercial tiene su propio tiempo único.
Einstein reafirmó el principio de la relatividad de Galileo, donde las leyes de la física son las mismas en cada marco inercial, sea cual sea su velocidad o su dirección particular. La visión de Einstein en 1905 extendió la relatividad galileana bajo un aspecto crucial: la velocidad de la luz en el espacio libre (símbolo c) es la misma en cada marco de referencia inercial, sea cual sea su movimiento.
Por cierto, Galileo también pensó que la velocidad de la luz es la misma en todos los cuadros inerciales, pero eso es solo porque sintió que la velocidad de la luz era casi infinitamente grande. Si tomas las ecuaciones especiales de relatividad de Einstein y configuras la velocidad de la luz al infinito, terminas con el principio de relatividad de Galileo. En cierto modo, Galileo y Einstein estaban más cerca en sus principios de movimiento que Newton y Einstein.
Newton (como Einstein) sabía que la luz tenía una velocidad finita y medible. Newton, sin embargo, argumentó (erróneamente) que la velocidad de la luz es constante solo en el espacio absoluto, lo que significa que debe tener valores diferentes en comparación con la meta en movimiento. Si Newton tuviera razón, la velocidad de la luz habría sido diferente en diferentes direcciones dentro de un chasis inercial móvil. Esto ha sido descartado por experimentos.
Einstein postuló que la naturaleza relativa del movimiento y el tiempo dicta que todos los cuadros inerciales medirán la misma velocidad constante de la luz en todas las direcciones. Los experimentos han confirmado este punto de vista. Los principios de la relatividad especial de Einstein se pueden resumir brevemente de la siguiente manera:
i) No hay espacio absoluto ni movimiento absoluto observable.
ii) No hay tiempo universal. Cada chasis inercial tiene su propio tiempo.
iii) Las leyes de la física son las mismas en cada marco inercial.
iv) La velocidad medida de la luz es independiente del movimiento relativo.
Estos cuatro principios implican que las mediciones de tiempo y distancia difieren en varios entornos de inercia. En general, si dos determinantes se mueven uno con respecto al otro, no estarán de acuerdo sobre la distancia entre dos objetos y también sobre el tiempo necesario para que la luz recorra esta distancia. Esta es la esencia de la teoría especial de la relatividad de Einstein.
Severidad: Newton (1687) – Einstein (1916)
La teoría general de la relatividad de Einstein de 1916 extendió su teoría especial para incluir la gravedad, reemplazando esencialmente la teoría de la gravitación universal de Newton, como se describe en sus « Principia » de 1687. Cuando el campo gravitacional es débil y que las velocidades son muy bajas en comparación con la velocidad de la luz, la teoría de la gravedad de Newton es lo suficientemente precisa para todas las aplicaciones prácticas.
La teoría de la relatividad de Einstein solo se convierte en un requisito cuando las velocidades son fracciones significativas de la velocidad de la luz y / o los campos gravitacionales son miles de veces más fuertes que lo que experimentamos aquí en la Tierra. Tales condiciones se observan cerca de estrellas de neutrones y agujeros negros, pero esa es otra historia.
I am an enthusiast with a deep understanding of the topic of relativity, particularly Einstein's theory of relativity. My knowledge extends beyond the common perception of relativity as merely Einstein's contribution, delving into the historical roots laid by Galileo Galilei and further developed by Sir Isaac Newton. Let me demonstrate my expertise by providing a comprehensive overview of the concepts discussed in the provided article.
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Galileo Galilei (1632):
- Galileo introduced the "principle of relativity" in 1632 in his work "Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales."
- He illustrated the concept using the example of a ship moving at a constant speed on a calm sea, emphasizing that observers within the ship cannot determine its motion relative to a stationary point beneath a bridge.
- Galileo concluded that the laws of physics remain the same in any inertial frame moving at a constant velocity, challenging the existence of absolute motion or rest.
- This concept is sometimes referred to as "Relatividad galileana" or Galilean relativity.
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Sir Isaac Newton (1687):
- Galileo's principles laid the groundwork for Newton's three laws of motion, published in his monumental work "Principia" in 1687.
- Newton's laws describe the behavior of objects in motion, and they are often associated with "relatividad newtoniana" or Newtonian relativity.
- Newton, however, introduced the notion of "absolute space," suggesting the existence of absolute motion and rest, partly influenced by the concept of "ether" through which light travels at a constant speed.
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Albert Einstein (1905):
- In 1905, Einstein, in his groundbreaking paper "Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento" (On the Electrodynamics of Moving Bodies), challenged the idea of universal time.
- Einstein abandoned the concept of universal time and proposed that each inertial frame has its unique time.
- He reaffirmed Galileo's principle of relativity, stating that the laws of physics are the same in every inertial frame, regardless of its velocity or direction.
- Einstein extended Galilean relativity by introducing the constant speed of light (c) in free space, which remains the same in all inertial frames.
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Special Theory of Relativity (Einstein):
- Einstein's special theory of relativity comprises four key principles: i) Absence of absolute space or observable absolute motion. ii) Absence of universal time; each inertial frame has its own time. iii) Consistency of the laws of physics in every inertial frame. iv) The measured speed of light is independent of relative motion.
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General Theory of Relativity (Einstein, 1916):
- Einstein's general theory of relativity, formulated in 1916, extends the special theory to include gravity.
- It replaces Newton's universal theory of gravitation when dealing with strong gravitational fields or significant fractions of the speed of light.
- Newtonian gravity remains accurate for weak gravitational fields and slow speeds, while Einstein's theory becomes crucial in extreme conditions near neutron stars and black holes.
In summary, the concepts of relativity evolved from Galileo's initial insights through Newtonian mechanics to Einstein's revolutionary theories, reshaping our understanding of space, time, and gravity.
